Kako naučnici traže vanzemaljski život

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-16 15:59

Možda postoje i drugi naseljeni svjetovi negdje u svemiru. Ali, dok ih ne pronađemo, minimalni program je da dokažemo da život izvan Zemlje postoji barem u nekom obliku. Koliko smo blizu tome?

U posljednje vrijeme sve češće slušamo o otkrićima koja bi "mogla ukazivati" na postojanje vanzemaljskog života. Tek u septembru 2020. godine saznalo se za otkriće plina fosfina na Veneri - potencijalnog znaka mikrobnog života - i slanih jezera na Marsu, gdje bi mikrobi također mogli postojati.

Ali u proteklih 150 godina, istraživači svemira su više puta odbacili želje. Još uvijek nema pouzdanog odgovora na glavno pitanje. Ili ipak postoji, ali su naučnici iz navike oprezni?

Teleskopske linije

1870-ih, talijanski astronom Giovanni Schiaparelli vidio je duge, tanke linije na površini Marsa kroz teleskop i proglasio ih "kanalima". Knjigu o svom otkriću nedvosmisleno je naslovio "Život na planeti Mars". "Teško je ne vidjeti na Marsu slike slične onima koje čine naš zemaljski pejzaž", napisao je.

Na italijanskom je riječ canali značila i prirodne i umjetne kanale (sam naučnik nije bio siguran u njihovu prirodu), ali kada se prevede, izgubila je ovu dvosmislenost. Schiaparellijevi sljedbenici su već jasno rekli o surovoj marsovskoj civilizaciji, koja je u sušnoj klimi stvorila kolosalne objekte za navodnjavanje.

Lenjin, koji je 1908. godine pročitao knjigu Percivala Lowella "Mars i njegovi kanali", napisao je: "Naučni rad. Dokazuje da je Mars naseljen, da su kanali čudo tehnologije, da ljudi tamo treba da budu 2/3 puta veći od lokalno stanovništvo, štoviše sa deblom, i prekrivenim perjem ili životinjskim kožama, sa četiri ili šest nogu.

N…da, naš autor nas je prevario, opisujući marsovske ljepotice nepotpuno, trebalo bi da bude po receptu: "Tak niskih istina draži nam je nego prevaru dižemo". Lowell je bio milioner i bivši diplomata. Volio je astronomiju i koristio je vlastiti novac za izgradnju jedne od najnaprednijih opservatorija u Americi. Zahvaljujući Lowellu, tema o životu na Marsu dospjela je na naslovne stranice najvećih svjetskih novina.

Istina, već krajem 19. vijeka mnogi istraživači su bili u nedoumici oko otvaranja "kanala". Zapažanja su stalno davala različite rezultate - karte su se razilazile čak i kod Schiaparellija i Loeulla. Godine 1907. biolog Alfred Wallace je dokazao da je temperatura na površini Marsa mnogo niža nego što je Lowell pretpostavio, a atmosferski pritisak prenizak da bi voda postojala u tečnom obliku.

Interplanetarna stanica "Mariner-9", koja je fotografisala planetu iz svemira 1970-ih, stavila je tačku na istoriju kanala: "kanali" su se ispostavili kao optička varka.

Od druge polovine 20. veka, nade u pronalaženje visoko organizovanog života su se smanjile. Studije pomoću svemirskih letjelica pokazale su da uvjeti na obližnjim planetama nisu ni blizu onima na Zemlji: prejaki padovi temperature, atmosfera bez znakova kisika, jak vjetar i ogroman pritisak.

S druge strane, proučavanje razvoja života na Zemlji podstaklo je interesovanje za potragu za sličnim procesima u svemiru. Uostalom, još uvijek ne znamo kako i zahvaljujući čemu je, u principu, nastao život.

Mnogi događaji su se odigrali u tom pravcu posljednjih godina. Glavni interes je potraga za vodom, organskim spojevima iz kojih bi se mogli formirati proteinski oblici života, kao i biosignaturama (supstancama koje proizvode živa bića) i mogućim tragovima bakterija u meteoritima.

Dokaz za tečnost

Prisustvo vode je preduslov za postojanje života kakvog poznajemo. Voda djeluje kao rastvarač i katalizator za određene vrste proteina. Takođe je idealan medij za hemijske reakcije i transport hranljivih materija. Osim toga, voda apsorbira infracrveno zračenje, tako da može zadržati toplinu - to je važno za hladna nebeska tijela koja su prilično udaljena od svjetiljke.

Podaci posmatranja pokazuju da voda u čvrstom, tekućem ili gasovitom stanju postoji na polovima Merkura, unutar meteorita i kometa, kao i na Jupiteru, Saturnu, Uranu i Neptunu. Naučnici su takođe sugerisali da Jupiterovi sateliti Evropa, Ganimed i Kalisto imaju ogromne podzemne okeane tečne vode. Pronašli su ga u ovom ili onom obliku u međuzvjezdanom gasu, pa čak i na nevjerovatnim mjestima poput fotosfere zvijezda.

Ali proučavanje tragova vode može biti obećavajuće za astrobiologe (specijaliste vanzemaljske biologije) samo kada postoje drugi pogodni uslovi. Na primjer, temperature, pritisak i hemijski sastav na istom Saturnu i Jupiteru su previše ekstremni i promjenjivi da bi se živi organizmi prilagodili njima.

Druga stvar su planete koje su nam bliske. Čak i ako danas izgledaju negostoljubivo, na njima mogu ostati male oaze sa "ostacima nekadašnjeg luksuza".

Godine 2002. orbiter Mars Odyssey otkrio je naslage vodenog leda ispod površine Marsa. Šest godina kasnije, sonda Phoenix potvrdila je rezultate svog prethodnika, uzimajući tečnu vodu iz uzorka leda sa pola.

To je bilo u skladu s teorijom da je tekuća voda bila prisutna na Marsu sasvim nedavno (po astronomskim standardima). Prema nekim izvorima, kiša je padala na Crvenoj planeti prije "samo" 3,5 milijardi godina, po drugima - čak prije 1,25 miliona godina.

Međutim, odmah se pojavila prepreka: voda na površini Marsa ne može postojati u tekućem stanju. Pri niskom atmosferskom pritisku, odmah počinje da ključa i isparava - ili se smrzava. Stoga je većina poznate vode na površini planete u stanju leda. Postojala je nada da se najzanimljivije dešava ispod površine. Tako je nastala hipoteza o slanim jezerima ispod Marsa. A baš je neki dan dobila potvrdu.

Naučnici italijanske svemirske agencije otkrili su na jednom od polova Marsa sistem od četiri jezera sa tekućom vodom, koja se nalaze na dubini većoj od 1,5 kilometara. Otkriće je napravljeno korišćenjem podataka radio sondiranja: uređaj usmerava radio talase u unutrašnjost planete, a naučnici njihovim odrazom određuju njen sastav i strukturu.

Postojanje čitavog sistema jezera, prema autorima rada, sugeriše da je ovo običan fenomen za Mars.

Tačna specifična koncentracija soli u marsovskim jezerima je još uvijek nepoznata, kao ni njihov sastav. Prema riječima naučnog direktora programa Mars, Roberta Oroseija, riječ je o vrlo jakim rješenjima sa "desetinama posto" soli.

Na Zemlji postoje halofilni mikrobi koji vole visok salinitet, objašnjava mikrobiologinja Elizaveta Bonch-Osmolovskaya. Oni oslobađaju tvari koje pomažu u održavanju ravnoteže vode i električne energije i štite ćelijske strukture. Ali čak i u izuzetno slanim podzemnim jezerima (brins) sa koncentracijom do 30% ima malo takvih mikroba.

Prema Oroseiju, tragovi oblika života koji su postojali kada je na površini planete bilo toplije klime i vode, a uslovi su ličili na ranu Zemlju, mogli bi ostati u jezerima Marsa.

Ali postoji još jedna prepreka: sam sastav vode. Marsovsko tlo je bogato perhloratima - solima perhlorne kiseline. Otopine perklorata smrzavaju se na znatno nižim temperaturama od obične ili čak morske vode. Ali problem je u tome što su perklorati aktivni oksidansi. Oni potiču razgradnju organskih molekula, što znači da su štetni za mikrobe.

Možda potcjenjujemo sposobnost života da se prilagodi najtežim uvjetima. Ali da biste to dokazali, morate pronaći barem jednu živu ćeliju.

"Cigle" bez pečenja

Životni oblici koji žive na Zemlji ne mogu se zamisliti bez složenih organskih molekula koji sadrže ugljik. Svaki atom ugljika može stvoriti do četiri veze s drugim atomima u isto vrijeme, što rezultira ogromnim bogatstvom spojeva. Ugljični "kostur" je prisutan u osnovi svih organskih supstanci - uključujući proteine, polisaharide i nukleinske kiseline, koje se smatraju najvažnijim "građevinskim blokovima" života.

Hipoteza o panspermiji samo tvrdi da je život u svojim najjednostavnijim oblicima došao na Zemlju iz svemira. Negdje u međuzvjezdanom prostoru razvili su se uslovi koji su omogućili sklapanje složenih molekula.

Možda ne u obliku ćelije, već u obliku svojevrsnog protogenoma - nukleotida koji se mogu reproducirati na najjednostavniji način i kodirati informacije potrebne za opstanak molekula.

Prvi put su se temelji za takve zaključke pojavili prije 50 godina. Molekuli uracila i ksantina pronađeni su unutar meteorita Marchison, koji je pao u Australiju 1969. godine. To su dušične baze sposobne za formiranje nukleotida, od kojih su već sastavljeni polimeri nukleinskih kiselina - DNK i RNK.

Zadatak naučnika bio je da utvrde da li su ovi nalazi posljedica zagađenja Zemlje, nakon pada, ili imaju vanzemaljsko porijeklo. A 2008. godine, koristeći radiokarbonsku metodu, bilo je moguće utvrditi da su uracil i ksantin zaista nastali prije nego što je meteorit pao na Zemlju.

Sada su u Marchisonu i sličnim meteoritima (oni se zovu ugljični hondriti), naučnici su pronašli sve vrste baza od kojih se grade i DNK i RNK: složeni šećeri, uključujući ribozu i dezoksiribozu, razne aminokiseline, uključujući esencijalne masne kiseline. Štaviše, postoje indicije da se organska materija formira direktno u svemiru.

2016. godine, uz pomoć Rosetta aparata Evropske svemirske agencije, u repu komete Gerasimenko pronađeni su tragovi najjednostavnije aminokiseline - glicina - kao i fosfora, koji je takođe važna komponenta za nastanak života. -Churyumov.

Ali takva otkrića prije sugeriraju kako je život mogao biti donesen na Zemlju. Još uvijek nije jasno da li može opstati i razvijati se dugo vremena izvan zemaljskih uslova. "Veliki molekuli, složeni molekuli, koje bismo bez ikakvih opcija klasifikovali kao organske na Zemlji, mogu se sintetizirati u svemiru bez učešća živih bića", kaže astronom Dmitry Vibe. "Znamo da je međuzvjezdana organska materija dospjela u Sunčev sistem i Zemlju. Ali tada joj se nešto drugo događalo - izotopski sastav i simetrija su se mijenjali."

Tragovi u atmosferi

Još jedan obećavajući način traženja života povezan je s biosignaturama ili biomarkerima. To su supstance čije prisustvo u atmosferi ili tlu planete definitivno ukazuje na prisustvo života. Na primjer, u Zemljinoj atmosferi ima puno kisika, koji nastaje kao rezultat fotosinteze uz sudjelovanje biljaka i zelenih algi. Sadrži i mnogo metana i ugljičnog dioksida koje proizvode bakterije i drugi živi organizmi u procesu izmjene plinova tijekom disanja.

Ali pronalaženje tragova metana ili kiseonika u atmosferi (kao i vode) još nije razlog za otvaranje šampanjca. Na primjer, metan se može naći i u atmosferi zvijezda sličnih objekata - smeđih patuljaka.

A kisik može nastati kao rezultat cijepanja vodene pare pod utjecajem jakog ultraljubičastog zračenja. Ovakvi uslovi se primećuju na egzoplaneti GJ 1132b, gde temperatura dostiže 230 stepeni Celzijusa. Život u takvim uslovima je nemoguć.

Da bi se plin smatrao biosignaturom, mora se dokazati njegovo biogeno porijeklo, odnosno mora nastati upravo kao rezultat aktivnosti živih bića. Na takvo porijeklo plinova ukazuje, na primjer, njihova varijabilnost u atmosferi. Zapažanja pokazuju da nivoi metana na Zemlji fluktuiraju u zavisnosti od godišnjeg doba (a aktivnost živih bića zavisi od godišnjeg doba).

Ako na nekoj drugoj planeti metan nestane iz atmosfere, onda se pojavi (a to se može snimiti tokom, na primjer, godinu dana), znači da ga neko emituje.

Ispostavilo se da je Mars ponovo jedan od mogućih izvora "živog" metana. Prve znakove toga u tlu otkrili su uređaji programa Viking, koji su na planetu poslani još 1970-ih - samo s ciljem potrage za organskom tvari. Otkriveni molekuli metana u kombinaciji sa hlorom u početku su uzeti kao dokaz. Ali 2010. godine brojni istraživači su revidirali ovu tačku gledišta.

Otkrili su da nam već poznati perhlorati u marsovskom tlu, kada se zagreju, uništavaju većinu organske materije. A uzorci iz Vikinga su zagrijani.

U atmosferi Marsa tragovi metana prvi put su otkriveni 2003. godine. Pronalazak je odmah oživeo razgovore o nastanjivosti Marsa. Činjenica je da sve značajnije količine ovog gasa u atmosferi ne bi dugo trajale, već bi bile uništene ultraljubičastim zračenjem. A ako se metan ne razgradi, naučnici su zaključili da na Crvenoj planeti postoji stalan izvor ovog gasa. Pa ipak, naučnici nisu imali čvrstog povjerenja: dobijeni podaci ne isključuju da je pronađeni metan isto "zagađenje".

Ali zapažanja sa rovera Curiosity u 2019. godini zabilježila su nenormalan porast nivoa metana. Štaviše, pokazalo se da je sada njegova koncentracija tri puta veća od nivoa gasa zabeleženog 2013. godine. A onda se dogodila još misterioznija stvar - koncentracija metana je opet pala na pozadinske vrijednosti.

Zagonetka o metanu još uvijek nema nedvosmislen odgovor. Prema nekim verzijama, rover se može nalaziti na dnu kratera, u kojem se nalazi podzemni izvor metana, a njegovo oslobađanje povezano je s tektonskom aktivnošću planete.

Međutim, biosignature mogu biti prilično neočigledne. Na primjer, u septembru 2020., tim sa Univerziteta Cardiff otkrio je tragove plina fosfina na Veneri, posebnog fosfornog spoja koji je uključen u metabolizam anaerobnih bakterija.

Kompjuterske simulacije su 2019. godine pokazale da se fosfin ne može formirati na planetama sa čvrstim jezgrom osim kao rezultat aktivnosti živih organizama. A količina fosfina pronađena na Veneri govorila je u prilog činjenici da to nije bila greška ili slučajna nečistoća.

Ali brojni naučnici su skeptični u vezi sa otkrićem. Astrobiolog i stručnjak za redukovana stanja fosfora Matthew Pasek sugerirao je da postoji neki egzotični proces koji nije uzet u obzir u kompjuterskim simulacijama. On je bio taj koji bi mogao da se odigra na Veneri. Pasek je dodao da naučnici još uvijek nisu sigurni kako život na Zemlji proizvodi fosfin i da li ga uopće proizvode organizmi.

Zakopano u kamenu

Drugi mogući znak života, opet povezan s Marsom, je prisustvo u uzorcima sa planete čudnih struktura sličnih ostacima živih bića. To uključuje marsovski meteorit ALH84001. Poleteo je sa Marsa pre oko 13.000 godina i pronađen je na Antarktiku 1984. godine od strane geologa koji su vozili motorne sanke oko brda Allan (ALH znači Allan Hills) na Antarktiku.

Ovaj meteorit ima dvije karakteristike. Prvo, to je uzorak stijena iz doba tog istog "vlažnog Marsa", odnosno vremena kada je na njemu moglo biti vode. Drugi - u njemu su pronađene čudne strukture koje podsjećaju na fosilizirane biološke objekte. Štaviše, pokazalo se da sadrže tragove organske materije! Međutim, ove "fosilizirane bakterije" nemaju nikakve veze sa kopnenim mikroorganizmima.

Oni su premali za bilo kakav zemaljski ćelijski život. Međutim, moguće je da takve strukture upućuju na prethodnike života. Godine 1996. David McKay iz Johnson Centra za NASA-u i njegove kolege pronašli su takozvane pseudomorfe u meteoritu - neobične kristalne strukture koje oponašaju oblik (u ovom slučaju) biološkog tijela.

Ubrzo nakon objave iz 1996. godine, Timothy Swindle, planetarni naučnik sa Univerziteta Arizona, sproveo je neformalno istraživanje na preko 100 naučnika kako bi saznao kako se naučna zajednica osjeća u vezi s tim tvrdnjama.

Mnogi naučnici bili su skeptični prema tvrdnjama Mekejeve grupe. Konkretno, brojni istraživači su tvrdili da ove inkluzije mogu nastati kao rezultat vulkanskih procesa. Drugi prigovor se odnosio na vrlo male (nanometarske) dimenzije konstrukcija. Međutim, pristalice su se protivile tome da su nanobakterije pronađene na Zemlji. Postoji rad koji pokazuje fundamentalnu nerazlučivost modernih nanobakterija od objekata iz ALH84001.

Debata je zašla u ćorsokak iz istog razloga kao i u slučaju venerinog fosfina: još uvijek imamo malo pojma o tome kako se takve strukture formiraju. Niko ne može garantovati da sličnost nije slučajnost. Štaviše, na Zemlji postoje kristali, poput kerita, koje je teško razlikovati od "fosilizovanih" ostataka čak i običnih mikroba (da ne spominjemo slabo proučavane nanobakterije).

Potraga za vanzemaljskim životom je kao trčanje za vlastitom sjenom. Čini se da je odgovor pred nama, samo se moramo približiti. Ali on se udaljava, stječe nove kompleksnosti i rezerve. Ovako funkcioniše nauka – eliminisanjem „lažnih pozitivnih rezultata“. Šta ako spektralna analiza pogreši? Šta ako je metan na Marsu samo lokalna anomalija? Što ako su strukture koje izgledaju kao bakterije samo igra prirode? Ne mogu se potpuno isključiti sve sumnje.

Sasvim je moguće da se u Univerzumu neprestano pojavljuju izbijanja života – tu i tamo. A mi, sa našim teleskopima i spektrometrima, uvijek kasnimo na spoj. Ili, obrnuto, dolazimo prerano. Ali ako vjerujete u Kopernikanski princip, koji kaže da je Univerzum u cjelini homogen i da se zemaljski procesi moraju odvijati negdje drugdje, prije ili kasnije ćemo se ukrstiti. To je pitanje vremena i tehnologije.